Toprağın gaz fazı veya toprak havası verimlilik yönünden en az toprağın katı ve sıvı fazları kadar önemli kısmını oluşturur Gaz fazı bitki kökleri,

Transkript

1 TOPRAK HAVASI

2 Toprağın gaz fazı veya toprak havası verimlilik yönünden en az toprağın katı ve sıvı fazları kadar önemli kısmını oluşturur Gaz fazı bitki kökleri, mikroorganizmalar ve toprak hayvanlarının solunumu için gerekli oksijenin girişi ve solunum artığı karbondioksitin çıkışını sağlar. Toprak kitlesinin yaklaşık % 25 ini oluşturur.

3 Toprağın hava kapasitesi; toprak su ile maksimum su tutma kapasitesine kadar doyurulduğu zaman içerdiği hava oranı olarak tanımlanır. Buradaki maksimum su tutma kapasitesi ile, toprak su ile doyurulduktan bir gün sonra serbest drenaj koşulları altında kalan su ifade edilmek istenmektedir ki, bu da tarla kapasitesindeki nem kapsamına eşittir.

4 Gazların toprak içindeki hareketleri oldukça yavaş seyreder. Fakat yağışlarla ya da sulama yolu ile toprak boşluklarına su dolmaya başlayınca, toprak içine giren suyun hacmi kadar hava topraktan dışarı verilir. Toprağa giren su, bir yandan yerçekimi kuvveti ile toprağın alt katlarına doğru inerken, diğer yandan bitki kökleri tarafından kullanılır. Aynı zamanda, toprağın üst katlarından (en fazla 7-8 cm) toprak içindeki su buharlaşarak toprak üstü havasına karışır. Bu arada, toprak içi boşluklarında azalan suyun yerine yukarıdan taze ve temiz hava dolar. Kökler, mikroorganizmalar ve toprakta yaşayan diğer canlıların solunumları sonucu sıcaklığı artan toprak havası hafifler ve yukarıya doğru hareket ederek toprak üstü havasına karışır. Dışarıya verilen havanın yerine ise O 2 ce zengin, daha ağır ve serin atmosfer havası gelir. Böylece toprak havasının devamlı olarak değişimi sağlanır.

5 Toprağın havalanmasında etkili faktörler: -toprak doku veya yapısı -uygulanan kültürel işlemler Kaba kumlu topraklarda toprak parçacıkları arasında kapilar olmayan boşluklarda su tutulamaz ve hızla aşağılara geçirilir. İnce yapılı kil toprakların kapilar boşluklarında su tutma gücü yüksek olduğundan, bu gibi toprakların havalanmaları iyi olmaz.

6 Toprak içi havasının O 2 miktarı azalıp, CO 2 miktarı arttığında ; Bitkilerde bazı morfolojik ve fizyolojik değişimler olur. Morfolojik değişimler: 1. Kök hücre zarları incelir 2. Kök emici kıllarının çoğalımı duraklar 3. Köklerin dallanması azalır 4. Kök kuru madde ağırlığı azalır 5. Kök sistemi yüzlek olur, kökler derine inemez 6. Bitkilerin toprak üstü organlarının yüzeyleri, özellikle yaprak yüzeyleri ve sayıları azalır

7 Fizyolojik değişimler: 1. Solunumlarını aerob (oksijenli) yapan kökler yaşantılarını anaerob sürdürmeye çalışırlar 2. Kök hücre zarlarının geçirgenliği azalır. 3. Kök hücre suyunun ph derecesi düşer (asitliği artar) 4. Köklerin su ve suda erimiş besin maddelerini emme gücü azalır 5. Bitkide transprasyon hızı azalır 6. Bitkide fotosentez çok yavaşlar ve yaprakların rengi sararır 7. Generatif devre yavaşlar ya da tamamen durur

8 O 2 ve ; CO 2 in Toprak Havasında Bulunma Oranı 1. Toprakta organik madde artışı; toprak havasının CO 2 miktarını hızla artırır, O 2 azalmasına neden olur. 2. Toprakta bulunan mikroorganizmalar, diğer canlılar ve bitki kökleri solunumları ile toprak havasına ani etkide bulunurlar. Bitki kökleri çevresinde bulunan havada O 2 miktarının azalışı, buna karşın CO 2 miktarının artışı; kültür bitkilerinin büyümelerine ve mikroorganizmaların üremelerine olumsuz etkide bulunur. Bu toksik etki, toprak havasının CO 2 miktarı %1 e ulaştığında başlar. Toprak içi havasının O 2 miktarı %10 un altına düştüğünde, O 2 eksikliğinin etkileri görülmeye başlar. Bu oran % 3-5 e düşerse, kültür bitkilerinin çoğunluğunda bitki kökleri canlılıklarını devam ettiremezler.

9 Toprak havasında bulunan CO 2 in Bir kısmı su ile birleşerek karbonik asidi (H 2 CO 3 ) meydana getirir. Bu asit, zayıf karakterli olmakla beraber, toprakta bazı mineral maddeleri bitkilere yarayışlı forma çevirmede önemli rol oynar. Bir kısmı hava değişimi ile toprak üstü havasına geçer. Organik maddece zengin ve yeterli nem bulunan verimli topraklarda toprak üstü havasına bol miktarda CO 2 verilir. Bu CO 2 bitkilerde fotosentez verimliliğinin artmasında önemli derecede etkili olur. Toprak verimliliği ile topraktan atmosfere verilen CO 2 miktarı arasında çok yakın olumlu bir ilişki mevcuttur.

10 TOPRAK REAKSİYONU VE BİTKİ İLİŞKİLERİ

11 TOPRAK REAKSİYONU VE BİTKİ İLİŞKİLERİ Toprak reaksiyonu (ph) : 1 litrede bulunan gram olarak hidrojen (H) iyonu miktarının resiprokal logaritması dır. (ph= log 1/H+) ph toprak solüsyonundaki hidrojen (H) ve hidroksil (OH) iyonlarının konsantrasyonunu açıklar. (H) iyonlarının fazlalığı : asitliği (OH) iyonlarının fazlalığı: alkaliliği ifade eder

12 Genel olarak tarla topraklarının ph değerleri 4-8 arasındadır. Kültür bitkilerinin büyük çoğunluğu için en uygun ph değerleri arasındadır. Toprak asitliğinin ortaya çıkışında birinci derecede etkili olan faktör;toprakta Ca iyonlarının azalmasıdır. Bu nedenle, asitliği fazla olan topraklar, kireç ile gübrelenerek toprağın asit miktarı düşürülür.

13

14 Toprakta alkaliliğin ortaya çıkışı; kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), sodyum (Na) gibi madenlerin klorür, karbonat, bikarbonat ve sülfatlar halinde tuzlarının birikmesi sonucu oluşur. Bu tuzların toprakta fazlalığı toprak suyunun yoğunluğunu artırır. Bitkilerin topraktan su ve suda erimiş besin maddelerini almaları güçleşir, çoğu kez tamamen durur. Toprak tuzluluğunda artış bitki köklerinin toprak solüsyonundan daha az su alabilmesine neden olur. Bu durum sıcak ve kurak koşullarda rutubetli koşullara göre daha belirgin bir etki yapar. Yüksek toprak tuzluluğu aynı zamanda topraktaki iyonların bitkilere daha toksik bir etki yapmasına neden olur.

15 TOPRAK TUZLULUĞU Toprak tuzluluğu, toprak satürasyon ekstraktının elektriki kondaktivitesi (EC) bulunarak belirlenir. Elektriki kondaktivite (Elektriksel geçirgenlik) santimetrede milimhos (mmho/cm) olarak belirlenir. 1 mmho/cm = 640 ppm tuz demektir. Elektriki kondaktivite (EC) için test edilmesi gereken iyonlar şunlardır : Klor (Cl), Karbonat (CO3), Sülfat (SO4), Kalsiyum (Ca), Magnezyum (Mg) Sodyum Absorbsiyon Oranı (SAR) : Toprakta, sodyum analizi yüksek suların sulama suyunda kullanımı sonucu meydana gelir ve sodisite olarak bilinir.

16 Tuzluluğun ortaya çıkışı 1) Toprakta dağılmış halde bulunan tuzların, sulama yapıldığında suda erimesi ve topraktan suyun buharlaşması (evaporasyon) ile toprak yüzeyinde birikmeleri 2) Aşırı miktarda sulamalarla taban suyunun yükseltilmesi sonucu, taban suyunda erimiş halde bulunan tuzların, yükselen taban suyu içinde toprağın üst katlarına çıkması 3) Sulamalarda tuzlu suların kullanılması

17 Tuzluluğa Karşı Bitkilerin Reaksiyonları TUZLULUK (EC, mmho /cm 25 C'de) BİTKİLERİN REAKSİYONU dan fazla İhmal edilebilir tuzluluk Hassas bitkilerde verim sınırlanabilir Çoğu bitki için riskli Sadece tolerant bitkiler yeterli verim gösterir Sadece birkaç tolerant bitki yeterli verim gösterir

18 TOPRAK CANLILIĞININ KORUNMASI Dünyamızda ilk medeniyetlerin ortaya çıktığı Yakın Doğu da, zaman içerisinde, topraklarda tuzluluğun artışı ve verimliliğin azalışı, buralarda birçok medeniyetlerin ortadan kalkmasına neden olmuştur. Bu gibi yerlerde uygulanan yanlış sulama, toprak işleme, gübreleme vb işlemler sonucu, doğal ekosistemlerden açılan organik maddece zengin tarım toprakları artan rüzgar, su ve dikey erozyonlarla kısa sürede verimsiz hale dönüşmüştür. Bu durum daha çok kurak iklim koşullarının hakim olduğu yerlerde gerçekleşmiştir

19 Bilgili bir tarım kültürü uygulanmazsa kısa sürede, özellikle de 3-5 yıl içinde organik madde miktarı hızla azalmaya başlar. Bu azalmanın derecesinde uygulanan yetiştirme yöntemleri yanında, seçilen bitki çeşidi de büyük önem taşır.

20 Ekim Nöbeti: Ekim nöbetinin amacı üst üste ekim sonucu besin maddelerinin toprakta azalmasının önüne geçilmesi, hastalık ve zararlıların çoğalmasının önlenmesi, bitki çeşitliliğinin sağlanması, toprakta kökleriyle azot tutan baklagil bitkilerinin ekim nöbetine girmesi ve hayvancılığa yem kaynağı sağlanmasıdır. Bitki çeşitliliğinin sağlanması tarımsal ekosistemde biyotik ve abiyaotik stres faktörleriyle mücadele etmede ve sistemin kendi kendini idamesinde büyük öneme sahiptir.

21 Ekim Nöbeti: Çiftçiler aynı yetişme döneminde farklı ürünler yetiştirmelidir. Örneğin kışlık ekimlerde buğdayın yanında bazı tarlalara arpa, kanola, macar fiği; yazlık ekimde ise mısırın yanında ayçiçeği, nohut, mercimek, susam, patates, soya, yerfıstığı, pamuk, kavun ve karpuz gibi ürünlerden kendi yöresinin iklim koşullarına göre uygun olanını ekebilir.

22 EROZYON Toprak biliminde Yeryüzündeki ana materyalin çeşitli etkenlerle aşınıp taşınması olayıdır. Meraların aşırı derecede otlatılması, ormanların tahrip edilmesi ile daha az korunan toprak, su ile kolayca taşınabilmektedir ve erozyon hızlanmaktadır.

23 Su Erozyonu Hareket halindeki suyun, toprak parçacıklarını bir yerden başka bir yere sürükleyerek arazi yüzeyinde yatay ve toprağın derinliklerine doğru dikey olarak yaptığı aşındırıcı, taşıyıcı, biriktirici etkilerine su erozyonu denir.

24 Su Erozyonu İle Ortaya Çıkan Toprak Kaybına Etkide Bulunan Faktörler 1. Yağış durumu 2. Toprak doku ve yapısı 3. Arazinin meyil derecesi ve uzunluğu 4. Uygulanan tarım kültürü 5. Erozyon kontrolü Uygun yetiştirme yöntemleri, ekim nöbeti ve erozyon kontrolü yapılarak toprak erozyonu önemli ölçüde azaltılabilir.

25 Arazi Kullanımı Poa (çayır) (İşlenmemiş gen toprak) Mısır- Buğdayüçgül ekim nöbeti Devamlı buğday Devamlı mısır Pullukla işlenmiş, ekim yapılmamış Yıllık toprak kaybı (ton / ha) 10 cm toprak kaybı için geçen süre (yıl)

26 Toprak işleme yönteminin su erozyonu ile toprak kaybına etkisi Toplam yağış (mm) Anızlı nadas Yüzey akışı (mm) Toprak kaybı (kg/ha) Kara nadas Yüzey akışı (mm) Toprak kaybı (kg/ha) Anızlı nadas: alttan ve yüzlek işlenen ve üzerinde anız örtüsü olduğu gibi bırakılan Kara nadas: Pullukla derin ve devirerek işlenen, üzerinde anız örtüsü bırakılmayan Yüzey akışı ve su erozyonu ile kaybolan toprak miktarı, anızlı nadas alanlarında daha az olmuştur.

27 Rüzgâr erozyonu Rüzgârın toprak parçacıklarını bir yerden bir yere sürükleyerek arazide taşıyıcı, aşındırıcı, biriktirici etki yapmasına denir.

28 Rüzgar erozyonu zararları - Bitki kökleri açıkta kalır, ya da bitkiler tamamen sökülerek rüzgar tarafından taşınırlar. - Rüzgar tarafından taşınan toz- toprak vb maddeler, rüzgarın hızının kesildiği yerde bitkiler üzerinde birikir. Toz tabakası kalınlığı 2-3 mm yi aştığında bitkilerde aşırı su kaybı, gaz alışverişlerinin engellenmesi nedeniyle canlılıklarını kaybeder ve ölürler.

29 Toprakların rüzgar erozyonundan etkilenme dereceleri 1. Toprak agregasyonunun iyi olduğu (ekmek ufağı yapısında) yerler erozyona karşı dayanıklıdır. 2. Toprak yüzünün sıkı yapılı olması, 3. Toprakta nem miktarının yüksek oluşu, 4. Toprak yüzeyinde bitki ya da anız kalıntılarının bulunması, 5. Arazi meylinin azlığı erozyonu azaltır.

30 Rüzgarın olumsuz etkilerini önlemede kullanılan yöntemler -Rüzgarkıranlar -Uygun toprak işleme -Ekim, gübreleme, sulama yöntemleri

31 TOPRAK İŞLEME-EROZYON Özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde her türlü toprak işleme yöntemi, rüzgar erozyonunu artırıcı etkide bulunur. Özellikle kurak bölgelerde, rüzgar, su erozyonu ve dikey erozyonu en fazla ortaya çıkaran işleme yöntemi Toprak İşleme Yöntemleri 1. Derin ve devirerek işleme 2. Yırtarak işleme 3. Yüzlek ve alttan işleme 4. Kimyasal ile yabancı ot kontrolü

32 Toprak kulaklı ve diskli pulluk gibi aletlerle derin ve devirerek işlendiğinde, Altta bulunan organik madde ve nemce zengin toprak tabakası yukarıya çıkarılır ve toprağın havaya verdiği yüzey artar. Toprağın havalanması kısa bir süre için iyileşir. Bunun sonucu olarak; - Artan mikroorganizma faaliyeti ile toprakta bulunan organik maddeler hızla tüketilir - Toprak nemi, ısınan toprak havası ile beraber kolayca buharlaşarak çevre havasına karışır.

33 Toprakta nemin ve organik maddelerin tüketilmesi ise, toprak canlılığını sağlayan toprak topaklarının (agregatların) kısa sürede parçalanmasına ve toprağın çok ince ve kuru toz zerreciklerine ayrılmasına (un ufak olmasına) neden olur. Bu şekilde ortaya çıkan ince toprak zerrecikleri (teksel yapıdaki kolloidal kil parçacıkları), hızı çok fazla olmayan rüzgarla bile uzaklara taşınabilirler. ÖZELLİKLE KURAK BÖLGELERDE, TOPRAĞI DERİN VE DEVİREREK İŞLEYEN VE İŞLEME DERİNLİĞİNDE TOPRAKLARI KURU TOZ ZERRECİKLERİ HALİNE GETİREREK RÜZGAR, SU VE DİKEY EROZYONU ARTIRICI ETKİDE BULUNAN ALETLERLE TOPRAKLARI İŞELEMEKTEN KAÇINMAK GEREKİR.

34 Yırtarak toprak işleme kültivatör, dişli tırmık vb.. Toprak erozyonu yönünden ikinci derecede zararlıdır. Çünkü bunlar toprağı işlerken yırtma sırasında iki ayak arasında erozyon duvarı denilen dar ya da genişçe işlenmemiş (gen) bir alan bırakırlar. Bu işlenmemiş kısım, bir dereceye kadar erozyonu azaltıcı etkide bulunur.

35 Toprağı alttan ve yüzlek işleme yöntemi kazayağı,kırlangıç kuyruğu vb. Toprak erozyonu yönünden üçüncü derecede zararlıdır. Toprağı alttan işleyerek yabancı otları kök taçlarından kesen aletler, özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde erozyonu azaltma yönünden en uygundurlar. Bu aletlerle yapılan işlemelerde toprak yüzünde anız örtüsü olduğu gibi bırakılır, toprak en az karıştırılır ve toprak yapısı en az bozulur. Diğer işleme yöntemlerine göre daha ekonomiktir.

36 Kimyasal ile yabancı ot kontrolü Yabancı otların herbisitlerle öldürülmesi Toprak sadece ekim zamanı, çim yatağı açmak, tohum ekimi için 5-8 cm derinlikte işlenir. Erozyonu azaltma yönünden en etkili olanıdır. Çünkü bu yöntemde toprak içinde oluşan canlı kanallar bozulmaz, erozyon zararı hem kurak hem de nemli bölgelerde azaltılır. Sakıncalar: Ot öldürücüler genç bitkilerin büyüme noktalarında kimyasal mutagen etkide bulunabilir, genom anormallikleri ortaya çıkabilir, toprak ve toprak suyu kirliliğine neden olabilir. Bu nedenlerle özellikle kurak bölgelerde kimyasal yöntem önerilmez.

37 Her türlü toprak işleme, toprak yapısının az ya da çok bozulmasına ve erozyonun ortaya çıkmasına neden olabilir. Ancak: tarla alanlarının yabancı otlardan arınabilmesi, ekim yapılabilmesi vb için toprak işleme gereklidir. TOPRAĞA EN AZ ZARAR VERECEK ŞEKİLDE TOPRAK İŞLEME YAPILMASI Toprağı alttan ve yüzlek (5-8 cm derinlikte) işleyebilen kırlangıç kuyruğu ve kazayağı gibi aletler.

38 TOPRAK İŞLEME ZAMANI VE YÖNÜ Toprak işleme meyile ve yörenin hakim rüzgarlarına dik olarak yapılmalıdır. Toprağın üst katı tavda iken ve yabancı otlar birkaç yaprak halinde iken işleme yapılmalıdır.

39 EKİM ŞEKLİ EKİM NÖBETİ GÜBRELEME En uygun ekim şekli : Şeritvari ekim, sıraya arkvari ekim Şeritler ve şeritlerdeki ekim sıraları bölgenin hakim rüzgarlarına dikey yönde yapılmalıdır. Şerit genişlikleri arazinin meyil derecesine ve yönüne göre ayarlanmalıdır. Uygun ekim nöbeti ve gübreleme ile toprakta organik madde miktarı artırılarak erozyon önemli ölçüde azaltılabilir.

40 TOPRAK VERİMLİLİĞİ VE TOPRAK MİKROORGANİZMALARI

41 TOPRAK MİKROORGANİZMALARI Bakteriler Aktinomisetler Funguslar Algler Protozoalar Çok hücreli küçük hayvansal toprak canlıları : Nematodlar Solucanlar Artropotlar

42 Mikroorganizma Sayısı ve Canlı Ağırlık Toprakta sayısal olarak en çok bakteriler bulunur. Bunu sırası ile aktinomisetler, mavi-yeşil algler, funguslar ve protozoalar izler. Organik maddenin daha fazla bulunması nedeni ile, toprağın üst katlarındaki mikroorganizma sayısı, toprağın alt katlarına göre daha fazladır.

43 Toprak Organik Maddeleri Toprak içi ve üstünde bulunan organik kökenli tüm maddeler. Toprak organik maddeleri : Bitki kalıntıları + hayvan ölüleri + insan ve hayvan dışkıları + ölen mikroorganizma kalıntıları Toprak organik maddelerinin parçalanması : bitkisel organik maddelerin dekompozisyonu Dekompozisyon: Organik materyalin kimyasal değişikliklere uğratılarak yeniden düzenlenmesi olayıdır.

44 Organik materyalin mikroorganizmalar tarafından parçalanması Organik materyalin kimyasal yapısı ve çevre koşulları birinci derecede etkili. Karbonhidratlar ve proteinler kısa sürede dekompoze olurlar. Lignin, mumsu ve sakızımsı yapılar çok yavaş değişikliğe uğrarlar. Organik maddenin karbon ve azot miktarı, mikroorganizmaların üreme, çoğalma ve çalışmalarında büyük önem taşır. Organik maddede azot miktarı az olursa, mikroorganizmalar toprak azotunu tüketmeye başlar, bu durumda toprak yorgunluğu denilen verimsizlik ortaya çıkar.

45 Organik materyalin mikroorganizmalar tarafından parçalanması Az miktarda azot içeren organik maddenin parçalanması daha uzun sürer. Bu nedenle organik maddede C/N oranı arasında olması en uygunudur. Toprakta nem ve sıcaklık gibi çevre faktörleri mikroorganizmalar için uygun durumda ve organik maddenin azot miktarı da yeterli durumda ise, mikroorganizmalar hızla üremeye ve organik maddeler üzerinde çalışmaya başlarlar. Organik madde üzerinde fungus ve algler, bakteriler ve aktinomisetler biyokimyasal reaksiyonlarını yürütürler. Cansız organik maddelerin değişiminde fungusların metabolik aktivitesi bakterilerden daha fazladır.

46 Humufikasyon (Humik sistem) : Organik maddelerin mikroorganizmalar tarafından parçalanarak humusa dönüşmesi. Bitkiye yarayışlı azotu sağlar. Humusun belirlenebilen temel maddeleri: Fulvik asitler Humik asitler Huminler

47 Humik sistemin şematik gösterimi Ölü organizmalar Organik bileşikler Selüloz, ligninler, proteinler Biyokimyasal parçalanma Parçalanma ürünleri Fenolik bileşikler Dönüşümler Oksidasyon Hidroksilasyon Dekarboksilasyon Temel formasyon Mikrobiyal sentez Parçalanma halkası Birleşme Humik maddeler Fulvik ve humik asitler Huminler Mikroorganizmalar için azot ve karbon kaynakları Parçalanma ürünleri

48 HUMİK MADDELERİN BİTKİ YETİŞTİRİCİLİĞİNE ETKİLERİ 1. Yüksek moleküler ağırlığa sahip olmaları nedeniyle toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini olumlu yönde etkilemeleri ve iyi bir bitki yetiştirme ortamı sağlamaları 2. Daha az moleküler ağırlığa sahip humik maddelerin bitkiler tarafından doğrudan alınması ile bitki metabolizmasına olan dengeleyici etkileri 3. Toprak organik maddelerinin bitkilere yarayışlı formda bulunmayan diğer besin maddelerinin yarayışlı formlara dönüştürülmesi 4. Toprakların katyon değişim kapasitelerinin artırılması

49 TOPRAĞA BİYOLOJİK YOLLA AZOT BAĞLANMASI Asimbiyotik fiksasyon: Toprakta serbest yaşayan organizmaların biyolojik yolla toprağa azot bağlamaları Simbiyotik fiksasyon : Rhizobium bakterileri Baklagiller arasındaki ortak yaşam Belli Rhizobium türleri, kendilerine has konukçu baklagil bitkisinin köklerinde oluşturdukları yumrular içinde yaşarlar ve yumrularda havanın azotunu biriktirirler. Bakteriler kendilerine gerekli besin maddelerini konukçu bitkiden sağlarlar, konukçu bitki de kök nodüllerinde bakterinin biriktirdiği azottan yararlanır. Semi - simbiyotik fiksasyon: Tropikal bölgelerde bazı buğdaygil otlarının kök çevresinde yaşayan ve azot bağlayan bakterilerin varlığı. Azotobakter, Pseudomonas, Athrobacter Gramine otları şeker kamışının kök çevresinde yaşayan ve azot bağlayan bazı bakteri türleri